DE1595514A1 - Verbessertes Verfahren zum Trocknen von Ionenaustauscherharzen - Google Patents

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Verbessertes Verfahren zum Trocknen von Ionenaustauscherharzen

Die Erfindung "betrifft ein verbessertes Verfahren zur Regenerierung von Ionenaustauscherharzen, die als Entwässerungsmittel verwendet werden«

Ionenaustauscherharz-Entwässerungsmittel, die mit Wasser beladen worden sind, lassen sich regenerieren, indem man einen trockenen Heißluftstrom, üblicherweise bei einer Temperatur im Bereich von 100 - 150⁰C, solange durch das Harz hindurchleitet, bis das sorbierte Wasser entfernt ist· Die langen Zeiträume, die notwendig sind, um das Harz zu trocknen und die Menge der benötigten verhältnismäßig aufwendigen Ausrüstung, sind ins Gewicht fallende Nachteile dieses Verfahrens.

Es wurde nun gefunden, und hierauf beruht die Grundlage der vorliegenden Erfindung, daß die Verdampfung beschleunigt

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und wirksamer durchgeführt· v/erden kann durch das Vorliegen eines ein azeotropes Gemisch bildenden halogenierten KohlenwasserstoffSo Es ist erwünscht, daß das gebildete azeotrope Gemisch einen Siedepunkt bei atmosphärischem Druck von 50 - 165⁰C besitzt« Vorzugsweise siedet das azeotrope Gemisch bei einer Temperatur von 85 - 125°C„ Azeotrope Gemische mit den erwünschten Siedepunkten werden durch das Wasser eines feuchten Ionenaustauscherharzes und eines oder mehrerer der nachfolgenden halogenierten Kohlenwasserstoffe gebildet: Trichloräthylen, Perchloräthylen, 1,1,1-Trichloräthan, 1,1,2-Trichloräthan, 1,1,1,2-Tetrachloräthan, 1,1,2,2-Tetrachloräthan, Tetrachlorkohlenstoff, Äthylendichlorid, Propylendichlorid, Chloroform und 1,2,3-Trichiorpropan.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist praktisch auf alle Ionenaustauscherharze anwendbar. Wegen der höheren Beständigkeitseigenschaften ist es jedoch erwünscht, ein Kationenaustauecherharz zu verwenden. Vorzugsweise ist das verwendete Harz ein sulfoniertes Styrol-Divinylbenzol-JWisahpolymerisat und insbesondere sind es solche sulfonierten Harze, die mit einem Alkalihydroxyd oder Carbonat neutralisiert worden sind·

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird das Gemisch aus dem mit Wasser beladenen Ionenaustauscher— harz und dem halogenierten Kohlenwasserstoff bei einer Temperatur: bei oder oberhalb des Siedepunktes des azeotro-

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pen Gemisches gehalten, und das azeotrope Gemisch wird abdestilliert· Eine Menge des halogenierten Kohlenwasserstoffs, die ausreicht um mindestens ein azeotropes Gemisch mit dem zu entfernenden Wasser zu bilden, wird angewendet, und der Destillationsarbeitsgang wird fortgesetzt, bis das Ionenaustauscherharz zu dem erwünschten Grad getrocknet worden ist« Das azeotrope Destillat kann kondensiert und der halogenierte Kohlenwasserstoff zur weiteren Verwendung zurückgewonnen werden durch Trennung der im wesentlichen nicht miteinander mischbaren Wasser- und halogenierten Kohlenwasserstoffschichten des Kondensates«

Die halogenierten Kohlenwasserstoffe können mit dem mit V/asser beladenen Ionenaustauscherharz in Berührung gebracht werden entweder durch Hindurchleiten erhitzter Dämpfe des halogenierten Kohlenwasserstoffs in Berührung mit dem Harz oder durch Eintauchen des Harzes in den flüssigen halogenierten Kohlenwasserstoffe In federn Fal_e wird das vorhandene Wasser entfernt durch Aufrechterhalten des Systems bei oder oberhalb des Siedepunktes des azeotropen öemigiches, um eine azeotrope Destillation zu bewirken. Wenn die erhitzten DJuaipfe des halogenierten Kohlenwasserstoffs in Berührung mit dem mit Wasser beladenen Ionenaustauscherharz hindurehgeleitet werden· kann die zur Erreichung der azeotropen Destillation notwendige Temperatur dadurch erzielt werdjen» daß man das System gejnügen^d lange sich erhitzen läßt, und zwar auf fine Temperatur bei

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oder oberhalb des azeotropen Siedepunktes. Andererseits kann das Gemisch aus dem halogenierten Kohlenwasserstoff und dem mit Wasser beladenen Harz auch durch äußere Maßnahmen auf die erforderliche azeotrope Destillationstemperatur erhitzt werden» Als Beispiel der letzteren Arbeitsweise kann das Ionenaustauscherharz, das getrocknet werden soll, in einer Säule oder einem Bett enthalten sein, das mit Hilfe eines elektrischen Heizbandes beheizt wird.

Wie vorstehend angegeben, ist der beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete halogenierte Kohlenwasserstoff vorteilhafterweise so auszuwählen, daß sich ein azeotropes Gemisch aus halogeniertem Kohlenwasserstoff und Wasser mit einem Siedepunkt zwischen etwa 50 und 165⁰C ergibt«, Niedriger siedende azeotrope Gemische ergeben ein unwirksames Trocknen, während höher siedende azeotrope Gemische einen Abbau des Harzes verursachen können. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise ausgeführt bei atmosphärischem oder praktisch atmosphärischem Druck; der Einfachheit halber können jedoch auch überatmosphärische Drucke verwendet werden.

Die Menge an verwendetem halogeniertem Kohlenwasserstoff hängt von der Wassermenge in dem zu trocknenden Harz ab, von der Menge des Wasser* die entfernt werden soll, und von der Art und der Form des Ionenaustauscherharzes. Maximale Trocknung wird erzielt, wenn die azeotrope Destillation wie angegeben durch eine Änderung der Temperatur

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aufhört, bei welcher das Destillat ausbleibt (engl_e comes off) und durch die Abwesenheit einer Wasserschicht im Kondensate

Jedes Ionenaustauschharz, das als Entwässerungsmittel oder in einem Verfahren angewendet wird, das zu einer Sorption von Wasser durch das Harz führt, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren regeneriert werden, vorausgesetzt, daß das Harz gegenüber dem halogenieren Kohlenwasserstoff unter den angewendeten Trocknungsbedingungen inert ist₀

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1

Bin Abschnitt einer Glasröhre mit einem inneren Durchmesser von 15»8 mm wurde verwendet, um eine Trockensäule herzustellen. Diese Säule wurde bis zu einer Höhe von 76,3 cm, entsprechend 138 g, mit einem trockenen sulfonierten Styrol-Divinylbenzol-Mischpolymerisat, das 8 Gew.-?i Divinylbenzol enthielt, in Form von sphärischen Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,3 - 0,84 mm befüllt. Nasses Methylenchlorid, enthaltend 0,144 $ v/asser, wurde abwärts durch diese Säule geschickt; mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 20,4 ml/min/cm _β Der Abfluß vom Boden der Kolonne enthielt etwa 0,0002 Gew„~# Wasser, was einer Abtrenn-Wirksamkeit von etwa 99»8 °/o öntfjprioht» Dieser Durchfluß durch die ;.iäule wurde fortgesetzt, bis der Waaaergehalt des Ablaufs auf etwa 0,001

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Gew_o-$ anstieg, zu welchem Zeitpunkt der Durchfluß unterbrochen wurdeο Es wurde berechnet, daß das gesamte zu dieser Zeit entfernte Wasser 14,9 Teile Wasser pro 100 Gewichtsteile des trockenen Harzes ausmachte«,

Ein kleines Verdampfergefäß wurde an den Boden der Trockensäule angeschlossen» Eine Menge von etwa 500 ml Perchloräthylen wurde diesem Gefäß zugeführt und darin bis zum Siedepunkt erhitzt, wobei die Dämpfe nach oben durch die Entwässerungssäule sich bewegten,, Diese Dämpfe erhitzten das Harzbett auf eine so hohe Temperatur, daß das Viasser in Form von Dämpfen eines azeotropen Gemisches aus Wasser und Perchloräthylen, die durch den Kopf der Säule abgeführt wurden, entfernt werden konnte. Diese Arbeitsweise wurde 4 Std_o lang bis zur Abwesenheit einer Wasseröchicht in dem Kondensat;?! fortgesetzt, die die Beendigung der Bildung des azeotropen Gemisches anzeigte» Das Verdampfergefäß wurde dann entfernt und die Kapazität des getrockneten Harzes wurde noch einmal bestimmt, indem man nasses Methylenchlorid durch die Säule schickte, bis der Wassergehalt im Ablauf auf 0,001 Gew.~$> angestiegen war« Die Kapazität nach der Perchloräthylendampf-Regenerierung ergab sich zu etwa 15,6 Teilen von entferntem Wasser pro 100 Gewichtsteile des trockenen Harzes*

Dieses Verfahren wurde verschiedene Male wiederholt unter Verwendung des gleichen Harzes, und zwar mit ähnlichen Ergebnissen, wie sich aus Meßwerten anhand vergleichbarer Kapazitäten nach jeder Regenerierung ergab«

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In einem weiteren Versuch wurde die Harz-Trockensäule außen mit einem elektrischen Heizband umwickelt, und die Säule wurde während des Regenerier-Umlaufs gelinde erhitzte Dies verminderte die Regenerierzeit und ergab einen geringeren Druckaufbau im Verdampfer unter vollständiger Regenerierung des Harzes, die während einer Zeit von 1,5 Stdo vollzogen wurde,,

In ähnlicher Weise wurden andere halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Trichloräthylen und Methylchloroform, zur Regenerierung von wasserbeladenen Ionenaustauscherharz-Entwässerungsmitteln nach dem Verfahren des obigen Beispiels angewendet«, Es wurde gefunden, daß diese halogenierten Kohlenwasserstoffe zur Entfernung von Wasser aus dem Entwässerungsmittel ähnlich wirksam sind_o

Die Natrium- und Wasserstofformen des Harzes, das in obigem Beispiel verwendet wurde, konnte mit ähnlichen Ergebnissen gemäß der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise benutzt werden,

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde angewendet mit der Abwandlung, daß das nasse Ionenaustauscherharz in ein Trichloräthylen enthaltendes Gefäß gegeben wurde. Dieses das nasse Harz, das in den halogenierten Kohlenwasserstoff eingetaucht war, enthaltende Gefäß wurde dann bis zum Siedepunkt des azeotropen Trichloräthylen-Gemisches erhitzt, und die Dämpfe des azeotropen Gemisches aus Wasser und Trichloräthylen wurden einer Kühlkolonne zugeführt. Nach etwa 1,5 Stdn_e wurde das Harz entfernt und als völlig regeneriert

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zur Wiederverwendung als Entwässerungsmittel befunden«

Zusammenfassend soll bemerkt -werden, daß das Verfahren dieser Erfindung nicht von der Löslichkeit von Wasser in dem halogehierten Kohlenwasserstoff abhängig ist« Im Gegenteil verwendet die Erfindung einen halogenierten Kohlenwasserstoff, der ein azeotropes Gemisch mit niedrigem Siedepunkt zu bilden vermag, welches sich bei anschließender Kondensation in zwei im wesentlichen nicht mischbare Komponenten trennt. Auf diese Weise ist für das Verfahren der Erfindung die Löslichkeit der anwesenden Komponenten, doh, Wasser und halogenierter Kohlenwasserstoff, weder notwendig noch wünschenswerte

Vergleichsyersuch:

Zum Zwecke des Vergleichs wurden zwei Proben von mit Wasser beladenem Ionenaustauscherharz gleichen Gewichtes nach veüschiedsnen Methoden getrocknet, einmal durch Regenerierung unter Durohleiten heißer Luft durch das , mm anderen nach &er Methode der yorliegendj^ö Erf jyn-

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Claims (1)

1. D 1431

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   Patentansprüche :

   1o Verfahren zum Trocknen eines Ionenaustauscherharzes, wobei eine Verdampfung des adsorbierten Wassere aus dem Harz in eine erhitzte Atmosphäre stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verdampfung in Gegenwart eines ein azeotropes Gemisch bildenden halogenierten Kohlenwasserstoffs durchführt,,

   2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen halogenierten Kohlenwasserstoff verwendet, der ein azeotropes Gemisch mit einem Siedepunkt von 50-165⁰O bei atmosphärischem Druck bildet.

   3ο üferfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige azeotrope Gemisch bei einer Temperatur von 85-125⁰G siedet.

   4* Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als halogenierten Kohlenwasserstoff Trichloräthylen, Perchloräthylen, 1,1,1-Trichloräthan, 1,1,2-Trichloräthan, 1,1,1,2-Tetrachloräthan, ,1,1,2,2-Tetrachloräthan, Tetrachlorkohlenstoff, Äthylendichlorid, Propylendichlorid, Chloroform, 1,2,3~Trichlorpropan oder ein Gemisoh aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen verwendet.

   5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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   dadurch gekennzeichnet, daß man als zu trocknendes Ionen— austauscherharz ein sulfoniertes Styrol-Divinylbenzol-Mischpolymerisat verwendet.

   6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß man das sulfonierte Harz mit einem Alkalihydroxyd oder -carbonat neutralisiert«

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